Вплив невагомості на організм

Первинними ефектами невагомості є зняття гідростатичного тиску крові та тканинної рідини, вагового навантаження на кістково-м'язовий апарат, а також відсутність гравітаційних стимулів специфічних гравірецепторів аферентних систем. Реакції організму, зумовлені тривалим перебуванням у невагомості, виражають, по суті, його пристосування до нових умов довкілля та протікають на кшталт «невживання» чи «атрофії від бездіяльності»

Стан невагомості в початковий період часто викликає порушення просторової орієнтації, ілюзорні відчуття та симптоми хвороби руху (запаморочення, дискомфорт у шлунку, нудота та блювання), що пов'язують головним чином з реакціями вестибулярного апарату та припливом крові до голови. Спостерігаються також зміни суб'єктивного сприйняття навантажень та інші зміни, викликані реакціями чутливих органів, налаштовані на земну силу тяжкості. Протягом перших десяти днів перебування у невагомості залежно від індивідуальної чутливості людини, як правило, відбувається адаптація до зазначених проявів невагомості та самопочуття відновлюється.

В умовах невагомості відбувається перебудова координації рухів, розвивається детренованість серцево-судинної системи.

Невагомість впливає на баланс рідини в організмі, обмін білків, жирів, вуглеводів, мінеральний обмін, а також деякі ендокринні функції. Спостерігаються втрати води, електролітів (зокрема калію, натрію), хлоридів та інші зміни в обміні речовин.

Ослаблення впливу зовнішніх сил на структури, що несуть вагове навантаження, призводить до втрати кальцію та інших речовин, важливих для підтримки міцності кісток. Після тривалого впливу невагомостіможливі явища легкої м'язової атрофії, деяка слабкість м'язів кінцівок тощо.

До найбільш загальних проявів несприятливого впливу невагомості на організм у поєднанні з іншими особливостями умов життя на космічному кораблі належить астенізація, окремі ознаки якої (погіршення працездатності, швидка стомлюваність) виявляються вже в процесі польоту. Проте найбільш помітно астенізація позначається при поверненні Землю. Зниження маси тіла, м'язової маси, мінеральної насиченості кісток, зменшення сили, витривалості, фізичної працездатності обмежують переносимість стресових впливів, характерних для цього періоду перевантажень, та дії земної сили тяжкості.

Порушення рухової функції за умов космічного польоту, очевидно, є критичними, оскільки вироблення навичок координації рухів у невагомості протікає щодо успішно. Значно несприятливішими є порушення координації рухів, які можуть розвиватися в реадаптаційний період залежно від тривалості впливу гіподинамії та невагомості.

Ортостатична нестійкість, що характеризується вираженим посиленням фізіологічних змін, появою запаморочення, слабкості, нудоти, і особливо можливістю непритомності при вертикальній позі, представляє дуже серйозну проблему, типову для післяполітного періоду, хоча після короткочасних польотів ці ознаки були нетривалими і легко оборотними.

Зміни імунологічних реакцій та стійкості до інфекцій супроводжуються зростанням сприйнятливості до захворювань, що може призвести до виникнення критичної ситуації під час польоту. У короткочасних польотах значних змін із бокуімунологічної реактивності не наголошувалося.

Існує певна ймовірність того, що деякі інші зрушення у функціональному стані організму можуть впливати на тривалість безпечного перебування в умовах тривалої невагомості. Одні з них визначаються процесами перебудови механізмів нервової та гормональної регуляції вегетативних та рухових функцій, інші залежать від ступеня структурних змін (наприклад, м'язової та кісткової тканини), детренованості серцево-судинної системи та обмінних зрушень. Розробка та впровадження системи заходів щодо профілактики цих розладів є одним із важливих завдань медичного забезпечення тривалих космічних польотів.

У принципі можливі два способи профілактики впливу невагомості. Перший у тому, щоб запобігти адаптацію організму до невагомості, створюючи на КА штучну силу тяжкості, еквівалентну земної; це найбільш радикальний, але складний і дорогий спосіб, причому виключає прецизійні спостереження за зовнішнім простором та можливості експериментів в умовах невагомості. Другий спосіб допускає часткову адаптацію організму до невагомості, але разом з тим передбачає вжиття заходів щодо профілактики або зменшення несприятливих наслідків адаптації. Профілактична дія захисних засобів розрахована насамперед на підтримку достатнього рівня фізичної працездатності, рухової координації та ортостатичної стійкості (переносимості перевантажень та вертикальної пози), оскільки за сучасними даними зміни цих функцій, що виникають у реадаптаційний період, видаються найбільш критичними.

Профілактика реакцій, пов'язаних з відсутністю гідростатичного тиску крові в невагомості під час польоту, може полягати, по-перше,використання засобів і методів, що штучно відтворюють ефект гідростатичного тиску: дихання під надлишковим (вище атмосферного на 15 - 22 мм рт. ст.) тиском, вплив негативним (нижче атмосферного на 25 - 70 мм рт. ст.) тиском на нижню половину тіла та ін., по-друге, у профілактичній дії на деякі проміжні ланки патогенетичного ланцюга за допомогою фармакологічних та гормональних препаратів. У післяполітний період рекомендується носіння протиперевантажувальних костюмів, які зазвичай використовуються льотчиками (при тиску в камерах 35 - 50 мм рт. ст.), і встановлення щадного режиму з поступовим, дозованим збільшенням часу перебування у вертикальній позі.

Заповнення дефіциту вагового навантаження на кістково-м'язовий апарат в умовах невагомості відноситься до дуже перспективних напрямів у розробці профілактичних заходів і забезпечується за рахунок фізичного тренування з використанням пружинних або гумових еспандерів, велоергометрів, тренажерів типу «біжучої доріжки» і навантажувальних костюм на тіло та окремі м'язові групи за рахунок гумових тяг.

У системі профілактики зрушень, переважно зумовлених відсутністю вагового навантаження на опорно-руховий апарат, можуть знайти застосування та інші методи впливу, зокрема, електростимуляція м'язів, застосування гормональних препаратів, що нормалізують білковий та кальцієвий обмін, а також різні способи підвищення стійкості організму до інфекцій.

У загальній системі захисних заходів має бути врахована також можливість підвищення неспецифічної опірності організму за рахунок зниження несприятливої дії стрес-факторів космічного польоту (зниження рівня шумів, оптимізація температури, створенняналежних гігієнічних та побутових зручностей), забезпечення достатнього водоспоживання, повноцінного та добре збалансованого харчування з підвищеною вітамінною насиченістю, забезпечення умов для відпочинку, сну тощо. буд. невагомість.

Слід зазначити, що в системі заходів щодо профілактики несприятливого впливу на організм людини тривалої невагомості самостійне значення належить допольотного відбору та тренування, а також відновної терапії, яка використовується у післяполітному періоді.

Космічний простір не є однорідним середовищем з постійними (хоча б у середньому) властивостями у кожній своїй точці, тому конкретні умови польоту КА залежатимуть від області простору, траєкторії та тривалості польоту.

У випадку політ КА відбуватиметься:

поза планетою, коли все необхідне для нормального існування КА та його екіпажу має бути на його борту;

в умовах глибокого вакууму, що викликає необхідність підбору та розробки конструкційних матеріалів і мастил, що задовольняють цій умові, забезпечення герметичності відсіків КА, розробки особливих засобів забезпечення теплового режиму КА тощо;

в умовах невагомості, що виключає нормальний конвективний теплообмін та гідростатичний тиск рідин, спричиняє зміну або порушення життєво важливих функцій людського організму;

в умовах метеорної небезпеки, яка потребує розробки конструкції, стійкої до дії метеорних частинок;

в умовах радіаційної небезпеки, обумовленої електромагнітним та корпускулярним випромінюваннями сонячного та галактичногопоходження, у зв'язку з чим необхідне забезпечення радіаційного захисту екіпажу та стійких до впливу радіації матеріалів та апаратури.

Слід зазначити, що зі збільшенням тривалості космічних польотів як і навколоземному просторі, і при польотах до інших планет роль чинника зовнішніх фізичних умов значно зростає.

Крім розглянутих вище умов польоту в космічному просторі при розробці КА слід враховувати умови польоту на ділянці виведення на орбіту у складі ракетно-космічної системи, а для апаратів, що повертаються на Землю, - умови польоту на спуску в атмосфері і приземлення.